SU1549570A1

SU1549570A1 - Hydrodynamic homogenizer/mixer

Info

Publication number: SU1549570A1
Application number: SU884410359A
Authority: SU
Inventors: Юрий Петрович Родионов
Original assignee: Южное Производственное Объединение Рефрижераторного И Транспортного Флота "Югрыбхолодфлот"
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1990-03-15

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл подготовки водотопливных эмульсий и обеспечивает повышение эффективности диспергировани взаимонерастворимых жидкостей и расширение технологических возможностей. Гидродинамический гомогенизатор-смеситель содержит диспергатор 1 , состо щий из сопла 3, цилиндрической камеры 4 смешени , радиального отверсти 5 дл ввода подмешиваемой среды и диффузора 7 на выходе из камеры 4. Кавитационный реактор 2 содержит цилиндрическую пр моточную камеру 8 и полый кавитатор 12. Полость 13 кавитатора 12 соединена патрубком 14 с цилиндрической камерой 4 смешени . Пр моточна камера 8 имеет на входе конфузорный участок 9 и установлена с возможностью перемещени относительно кавитатора 12. Реактор 2 подключен к входному трубопроводу 18 параллельно диспергатору 1. Последний снабжен рециркул ционным трубопроводом 19. 1 ил.The invention relates to devices for the preparation of water-fuel emulsions and provides an increase in the efficiency of dispersion of mutually insoluble liquids and the expansion of technological capabilities. The hydrodynamic homogenizer-mixer contains a dispersant 1, consisting of a nozzle 3, a cylindrical mixing chamber 4, a radial opening 5 for introducing a mixed medium and a diffuser 7 at the outlet of chamber 4. The cavitation reactor 2 contains a cylindrical continuous flow chamber 8 and a hollow cavitator 12. Cavity 13 of the cavitator 12 is connected by a pipe 14 with a cylindrical mixing chamber 4. The inlet chamber 8 has an inlet confluent section 9 at the inlet and is displaceable relative to the cavitator 12. Reactor 2 is connected to the inlet pipe 18 parallel to the disperser 1. The latter is equipped with a recirculation pipe 19. 1 sludge.

Description

Изобретение относится к устройствам для подготовки водотопливных ' эмульсий с одновременной гомогенизационной обработкой для обезвоживания топлива и масел.The invention relates to devices for preparing water-fuel 'emulsions with simultaneous homogenization treatment for dehydration of fuel and oils.

Цель изобретения - повышение эффективности диспергирования взаимонерастворимых жидкостей за счет интенсификации массообмейных процессов и расширения технологических возможностей устройства.The purpose of the invention is to increase the dispersion efficiency of mutually insoluble liquids due to the intensification of mass transfer processes and the expansion of technological capabilities of the device.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, а также схема его подключения. .The drawing shows the proposed device, as well as its connection diagram. .

Гомогенизатор-смеситель содержит диспергатор 1 й кавитационный реактор 2, Диспергатор 1 состоит из сопла 3 с конфузорным входом, цилиндрической камеры смешения 4, радиального отверстия 5 для ввода подмешиваемой среды, патрубка 6 и диффузора 7. Кавитационный реактор 2 включает прямоточную (камеру 8 с конфузорным входным участком 9 диффузора 10. Камера 8 имеет возможность осевого перемещения по резьбе 11 относительно неподвижного полого кавитатора 12 с полостью 13, размешенного в прямоточной камере 8.The homogenizer-mixer contains a disperser 1st cavitation reactor 2, a disperser 1 consists of a nozzle 3 with a confuser inlet, a cylindrical mixing chamber 4, a radial hole 5 for introducing a mixed medium, a pipe 6 and a diffuser 7. The cavitation reactor 2 includes a direct-flow (chamber 8 with confuser the inlet section 9 of the diffuser 10. The chamber 8 has the possibility of axial movement along the thread 11 relative to the stationary hollow cavitator 12 with a cavity 13, placed in the direct-flow chamber 8.

Полость кавитатора сообщена с цилиндрической камерой 4 диспергатора с помощью патрубка 6 и патрубка 14, имеющего регулирующий орган 15 запорного типа.The cavitator cavity is in communication with the cylindrical chamber 4 of the dispersant by means of a pipe 6 and a pipe 14 having a regulating member 15 of a shut-off type.

Схема подключения данного устройства снабжена трубопроводом 16 подачи нефтепродукта, шестеренчатым насосом 17, нагнетательным (входным) трубопроводом 18, рециркуляционным трубопроводом 19, трубопроводом подвода эжектируюшей среды 20, трубопроводом отвода эжектируюшей и эжектируемой среды 21, запорной арматурой (клапанами) 22.The connection diagram of this device is equipped with an oil product supply pipe 16, a gear pump 17, a discharge (input) pipe 18, a recirculation pipe 19, an ejection medium supply pipe 20, an ejection and ejected medium discharge pipe 21, and shutoff valves (valves) 22.

Диспергатор и кавитационный реактор подключены к входному трубопроводу параллельно»Dispersant and cavitation reactor are connected to the inlet pipeline in parallel "

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В случае применения гомогенизатора-смесителя по прямому назначению предварительно подогретый мазут подается насосом 17 одновременно по двум взаимозависимым трубопроводам 18 в диспергатор 1 й в кавитационный реактор 2.If a homogenizer-mixer is used for its intended purpose, the preheated fuel oil is pumped 17 simultaneously through two interconnected pipelines 18 to the dispersant 1 and into the cavitation reactor 2.

При прохождении через сопло 3 диспергатора 1 скорость потока увеличи вается, а статическое давление падает до давления ниже атмосферного. Вместе перехода сопла 3 в цилиндрическую камеру смешения 4 происходит отрыв потока и его сужение, где наблюдается наибольшее падение статического давления. В это место по радиальному отверстию 5 подается вода, предварительно нагретая до температуры обрабатываемой среды. С целью усилить воздействие касательных напряжений на качество обработки камера смешения выполнена двухступенчатой и первая ступень имеет относительное удлинение. При истечении из первой ступени Камеры смешения 4 во вторую поток расширяется с образованием парогазовой смеси от испарения включений воды при данном давлении и температуре насыщенных паров воды. Кавитационное с схлопывание парогазовых пузырьков наблюдается во второй ступени цилиндрической камеры смешения 4 и является основным фактором диспергирующего воздействия в диспергаторе 1.When passing through nozzle 3 of dispersant 1, the flow rate increases, and the static pressure drops to a pressure below atmospheric. Together, the nozzle 3 passes into the cylindrical mixing chamber 4 and the stream is separated and narrowed, where the greatest drop in static pressure is observed. To this place, through a radial hole 5, water is supplied, which is previously heated to the temperature of the medium being treated. In order to enhance the effect of shear stresses on the quality of processing, the mixing chamber is made two-stage and the first stage has a relative elongation. When flowing from the first stage of Mixing Chamber 4 into the second stream, it expands to form a vapor-gas mixture from evaporation of water inclusions at a given pressure and temperature of saturated water vapor. Cavitation with the collapse of vapor-gas bubbles is observed in the second stage of the cylindrical mixing chamber 4 and is the main factor of the dispersing effect in the dispersant 1.

Обработанная таким образом смесь через рециркуляционный трубопровод 19 подается на всасывание шестерен- | чатого насоса 17, а от насоса подается на последующую обработку в кавитационный реактор 2, перемешиваясь с топливом, которое предстоит еще обработать. Минимальные размеры фазовых включений воды и равномерное их распределение в среде топлива позволяют повысить качество обработки смеси в кавитационном реакторе.The mixture thus treated through the recirculation pipe 19 is fed to the suction of gears - | chat pump 17, and from the pump is fed for further processing into the cavitation reactor 2, mixing with the fuel, which remains to be processed. The minimum dimensions of the phase inclusions of water and their uniform distribution in the fuel medium can improve the quality of processing the mixture in a cavitation reactor.

В конфузорном участке 9 кавитационного реактора 2 происходит разгон обрабатываемой среды. Обтекая конус кавитатора 12, поток образует суперкаверну, на границе раздела фаз которой генерируются кавитационные пузырьки. Зона кавитационного схлопывания пузырьков находится в цилиндрической прямоточной камере 8. Относительное удлинение камеры 8 обеспечивает широкий диапазон развитых кавитационных режимов с наибольшей жесткостью воздействия на обрабатываемую среду. В диффузорной части 10 происходит преобразование скоростного на- ’ пора в статический.In the confuser section 9 of the cavitation reactor 2, the process medium is accelerated. Flowing around the cavitator cone 12, the flow forms a supercavity, at the phase boundary of which cavitation bubbles are generated. The zone of cavitation collapse of the bubbles is in a cylindrical once-through chamber 8. The relative elongation of the chamber 8 provides a wide range of developed cavitation regimes with the greatest rigidity of the impact on the processed medium. In the diffuser part 10, the velocity head is converted to static.

Конструкция аппарата такова, что полость суперкаверны кавитационного реактора сообщается патрубками 14 и 6 с камерой смешения 4 диспергатораThe design of the apparatus is such that the cavity of the supercavity of the cavitation reactor is connected by pipes 14 and 6 with the mixing chamber 4 of the dispersant

1. При данной температуре водотоплив- .1. At a given temperature, water-fuel.

ной эмульсии в полости суперкаверны и в камере смешивания 4 будет наблюдаться максимально достижимое давление разрежения, соответствующее давлению насыщенных паров воды. Но в большинстве развитых кавитационных течений за кавитатором 8 полости суперкаверны наблюдается максимальное разрежение, равное 1,2-2,0 от давления насыщенных паров при данной температуре. Это ограничивает эффективность генерирования кавитационных •6 дит следующим образом. Предварительно подогретая обводненная среда по трубопроводу 16 подается к насосу 17. От насоса 17 обводненная среда подает ся к кавитационному реактору 2. При обтекании конуса кавитатора I2 при данной температуре в полости суперкаверны обеспечивается разрежение, 10 равное давлению насыщенных паров воды. На границе раздела фаз суперкаверны будет происходить вскипание фазовых включений воды и заполнение пузырьков на границе раздела фаз суперкаверны, т.е. снижает эффектив— 1 ность кавитационной обработки среды в аппарате. В то же время в диспергаторе 1 обеспечивается давление разрежения до давления насыщенных паров при данной температуре в широких пре- ί делах режимов обработки и объединение камеры смешения 4 диспергатора 1 с полостью суперкаверны кавитационного реактора 2, позволяет обеспечить давление в суперкаверне, равное давле— 7 нию насыщенных паров среды при данной температуре при всех режимах суперкавитации.emulsion in the cavity of the supercavity and in the mixing chamber 4, the maximum achievable vacuum pressure corresponding to the pressure of saturated water vapor will be observed. But in most developed cavitational flows, cavitator 8 of the supercavity cavity exhibits a maximum rarefaction equal to 1.2-2.0 of the saturated vapor pressure at a given temperature. This limits the efficiency of generating cavitation • 6 dith as follows. A pre-heated flooded medium is supplied through the pipe 16 to the pump 17. From the pump 17, the flooded medium is supplied to the cavitation reactor 2. When a cavitator cone I2 flows around a cone at a given temperature, a vacuum of 10 is equal to the pressure of saturated water vapor. At the interface of the supercavity, boiling of water phase inclusions and filling of bubbles at the interface of the supercavity will occur, i.e. reduces the efficiency — 1 the effectiveness of cavitation treatment of the medium in the apparatus. At the same time, the dispersant 1 provides a vacuum pressure to the saturated vapor pressure at a given temperature over a wide range of processing conditions and the combination of the mixing chamber 4 of dispersant 1 with the cavity of the supercavity of the cavitation reactor 2 allows the pressure in the supercavity to be equal to pressure 7 saturated vapor of the medium at a given temperature under all modes of supercavitation.

При скорости обтекания число кавитаций равно - зд ^Gk = 2(р_0о- Р_к) /pV„, где - давление перед кавитатором';At the flow velocity, the number of cavitations is equal to - gd ^G k = 2 (p _0o - P _k ) / pV „, where is the pressure in front of the cavitator ';

р - плотность среды;p is the density of the medium;

Р^ - давление в каверне.P ^ is the pressure in the cavity.

При помощи перемещения прямоточной ^5 камеры 8 по резьбе относительно неподвижного кавитатора 12 и при помощи регулирующего органа 15, изменяя число Фруда F_r - Y^/^gd,.,' где d_t - 40 диаметр кавитатода, и степень загромождения потока F_k = d_k/D, можно управлять длиной каверны 1_к и вследствие того, что число Струхаля Sh = = I_Kf_rt/V«> = 0,21-0,31, и частотой ее 45 пульсации f_и, которой в основном и определяются размеры дробления кавитационных пузырьков, что однозначно определяет жесткость кавитационной обработки среды. · 50By moving the direct-flow ^ 5 chamber 8 along the thread relative to the stationary cavitator 12 and using the regulator 15, changing the Froude number F _r - Y ^ / ^ gd,., 'Where d _t - 40 is the diameter of the cavitode and the degree of blockage of the flow F _k = d _k / D, it is possible to control the cavity length 1 _k and due to the fact that the Strouhal number Sh = = I _K f _rt / V «> = 0.21-0.31, and its frequency of 45 pulsations f _and , which mainly and the sizes of crushing of cavitation bubbles are determined, which uniquely determines the rigidity of cavitation treatment of the medium. · fifty

В диффузоре 10 происходит преобразование скоростного напора в статический . В дальнейшем обработанная среда из диффузора 10 поступает по назначению. 55In the diffuser 10, the pressure head is converted to static. Subsequently, the treated medium from the diffuser 10 arrives as intended. 55

В случае применения гомогенизатора-смесителя для обезвоживания топлива и масел, работа установки прОисхо полости суперкаверны исключительно парами воды, так. как температура ки~ пения''нефтепродуктов в три и более раз выше температуры кипения воды при данном давлении. Образовавшаяся парогазовая смесь будет отводиться через патрубки 14 и 6 в смесительную камеру 4 диспергатора 1, который в этом случае будет работать в режиме струйного насоса. Рабочая среда (забортная вода) для приведения в действие диспергатора 1 подается по трубопроводу 20 и удаляется по трубопроводу 21 при закрытых клапанах 22, соединяющих диспергатор 1 с кавитационным реактором 2 (нагнетатель забортной воды на схеме не показан).In the case of using a homogenizer-mixer for dehydration of fuel and oils, the operation of the installation of the cavity is supercavity exclusively with water vapor, so. as the temperature of ki ~ singing of oil products is three or more times higher than the boiling point of water at a given pressure. The resulting vapor-gas mixture will be discharged through the nozzles 14 and 6 into the mixing chamber 4 of the dispersant 1, which in this case will operate in the jet pump mode. The working medium (sea water) for actuating the dispersant 1 is supplied through a pipe 20 and is removed through a pipe 21 with closed valves 22 connecting the dispersant 1 with a cavitation reactor 2 (the overboard water supercharger is not shown in the diagram).

С целью повышения эффективности обезвоживания необходимо данную среду подвергнуть диспергирующей обработке в данной установке, как это было описано выше.In order to increase the efficiency of dehydration, it is necessary to subject the medium to dispersion treatment in this installation, as described above.

Claims

Claim

A hydrodynamic homogenizer mixer containing an inlet pipe and a disperser connected to it, made in the form of a cylindrical mixing chamber, at the inlet of which a nozzle is installed and there are radial openings for introducing the medium to be mixed, and at the outlet there is a diffuser, with no holes and with the fact that, in order to increase the dispersion efficiency of mutually insoluble liquids by intensifying mass transfer processes and expanding the technological capabilities of the device, it is equipped with a cavitation reactor connected to the inlet pipeline parallel to the disperser and having a hollow cavitator and a direct-flow chamber with a confuser inlet section installed with the possibility of movement relative to the caviator, the cavitator cavity is connected to the cylindrical chamber of the dispersant, and the dispersant is equipped with a recirculation pipeline.